CN112604014A

CN112604014A - 一种深紫外led消毒装置及消毒方法

Info

Publication number: CN112604014A
Application number: CN202110127541.0A
Authority: CN
Inventors: 冯晓东
Original assignee: Qingdao Hengjin Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Qingdao Hengjin Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-04-06

Abstract

本发明提供一种深紫外LED消毒装置及消毒方法，包括深紫外LED光源，其特点是：深紫外LED光源是由多个深紫外LED单元组成的阵列，且均匀分布安装在一基座的表面上，基座的表面上还设置距离传感器。基座设置在一弧形反光罩内，弧形反光罩的内弧面为反光面，深紫外LED朝向弧形反光罩的内弧面。弧形反光罩的外弧面与一机械臂连接，在机械臂上设置有控制器和驱动机构，基座与一推动轴的一端连接，推动轴的另一端穿过弧形反光罩上的通孔连接到驱动机构，控制器与驱动机构的控制端及所述距离传感器连接。可以调节深紫外光照射区域和范围，针对不同距离的物体自动调节深紫外光照射参数，节约能源，提高杀菌效率。

Description

一种深紫外LED消毒装置及消毒方法

技术领域

本发明属于杀菌消毒设备技术领域，涉及紫外杀菌消毒技术的改进，具体说是一种深紫外LED消毒装置及消毒方法。

背景技术

目前，杀菌消毒通常分为化学杀菌消毒和物理杀菌消毒两类，目前物理杀菌消毒通常采用紫外线。

紫外线波长范围在10纳米（nm）至400纳米（nm），能量从3电子伏特（eV）至124电子伏特（eV）之间。根据波长不同，紫外线分为紫外线A，紫外线B，紫外线C等。其中紫外线C简称UVC，亦称深紫外线，通常是指波长在100纳米到280纳米的紫外线光波，其能量位于12.4eV到4.43eV之间。经科学家研究发现，施加合适剂量的深紫外线，能杀死一切微生物，包括细菌类、病毒类、水藻类、孢子类等各种微生物。

用于杀菌消毒的传统紫外光源主要是低压汞灯。通过引燃灯管内汞蒸汽进行弧光放电产生紫外线。低压汞灯具有发光效率高，功率大的优点，但是，也存在如下缺点：

（1）灯管中含汞，一旦破损容易造成环境污染，使用不安全；

（2）汞元素的特性决定了发光谱线存在杂波，照射时会产生臭氧，臭氧是致癌物；

（3）光强较低，传统汞灯光强约为1mW/cm²，要达到杀菌效果需要长时间照射；

（4）启动时需要高电压，灯管和驱动电路体积大，功耗高；

（5）寿命短，一般只有2000小时左右。

目前在杀菌消毒应用中，逐步推广采用UVC LED产生深紫外线。UVC LED是采用半导体生产工艺制造的，具有如下突出的优点：

（1）辐射强度高，单位面积的光强比汞灯高出1000倍以上，可在短时间内有效杀灭辐照范围内的微生物；工作寿命长，普遍可达10000-20000小时，可靠性高；

（2）谱线集中，无杂波，不产生臭氧，不含汞等有毒元素，使用时无毒，无残留，无异味，断电后紫外光线即消失，对环境无污染；

（3）体积小，工作电压低，安全性好；控制电路简单，使用方便。

UVC LED杀菌具有上述优点，但也存在以下缺点：

（1）人的肉眼不可见，容易对长时间暴露在紫外线下的人体眼睛、皮肤造成灼伤；

（2）受器件材料影响，发光效率较低，单芯片无法做到大功率，目前市场上可见到的最大功率UVC LED为100mW；

（3）只能对光线直射到的区域进行消毒。光线照射不到的区域无法消毒；

（4）辐射强度虽然高于汞灯等传统紫外线光源，但有效辐照范围小；由于有效辐照范围和照射距离有关，因此，随着照射距离的增大，辐射强度迅速减小，影响杀菌效果。

目前，已有多种深紫外LED消毒装置公开：如中国专利（申请号201911101534）、中国专利（申请号202010445746）及中国专利（申请号202010339485）都涉及深紫外LED消毒技术。但这些消毒装置存在以下缺点：

1、功率较小，只适用于近距离小范围的消毒应用，无法实现对较远物体和较大面积的有效消毒；当消毒器和待消毒对象处于相对运动状态时，该方案无法应用；

2、只能对光线直接照射的区域进行消毒，使用不方便；

3、设备输出功率不可变，只能通过改变照射时间确保杀菌效果，控制手段单一，消毒效率较低。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种深紫外LED消毒装置及消毒方法，可以调节深紫外光照射区域和范围，针对不同距离的物体自动调节深紫外光照射参数，节约能源，提高杀菌效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种深紫外LED消毒装置，包括深紫外LED光源，其特征在于，所述的深紫外LED光源是由多个深紫外LED单元组成的阵列，且均匀分布安装在一基座的表面上，所述基座的表面上还设置距离传感器；所述的基座设置在一弧形反光罩内，所述弧形反光罩的内弧面为反光面，所述深紫外LED朝向所述弧形反光罩的内弧面；所述弧形反光罩的外弧面与一机械臂连接；在所述机械臂上设置有控制器和驱动机构，所述弧形反光罩上设置通孔，所述的基座与一推动轴的一端连接，所述推动轴的另一端穿过所述弧形反光罩上的通孔连接到所述驱动机构，所述控制器与所述驱动机构的控制端及所述距离传感器连接。

对上述技术方案的改进：所述的基座为具有空腔的壳体，所述基座安装所述深紫外LED光源的一面为弧形面，与所述弧形面相对的一面为平面板。

对上述技术方案的进一步改进：在所述平面板上设置有人体感应传感器，所述的人体感应传感器连接到所述控制器；所述距离传感器也设置在平面板上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的深紫外LED光源的驱动器件安装在所述的基座的空腔内，所述驱动器件与所述控制器连接。

对上述技术方案的进一步改进：在所述的基座的空腔内还设置有冷却用风机，所述冷却用风机与所述控制器连接。

对上述技术方案的进一步改进：所述基座上设置报警器，所述报警器与所述控制器连接。

一种上述深紫外LED消毒装置的消毒方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：打开深紫外LED光源，对准被消毒物体进行消毒；

步骤2：由基座上的距离传感器检测基座至被消毒物体的距离，

控制器接收距离传感器返回的数据，并执行如下一种或多种组合操作，从而调节辐射强度：

a.控制机械臂，改变深紫外LED光源和被消毒物体的距离；

b.调节机械臂上深紫外LED光源的扫描速度；

c.调节深紫外LED光源的工作电流有效值，改变输出功率；

d.调节基座与弧形反光罩的相对位置，从而调节深紫外LED光源的聚焦形式，改变在被消毒物体上的照射面积。

对上述技术方案的改进：在对被消毒物体进行消毒过程中，控制器接收基座上人体感应传感器的信号，如果信号显示在深紫外LED光源照射区域内有人体存在，则控制器切断深紫外LED光源的电源，并通过报警器发出报警信号，确保使用安全。

对上述技术方案的进一步改进：将机械臂安装到机器人上，机器人移动实现更大空间范围的自动化消毒，将被消毒物体由其他机械手抓住，并进行翻转或移动，实现消毒无死角。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过多个UVC LED单元同时工作，增大了发射功率；并通过调节深紫外LED消毒部件和反光板的距离，聚焦反射光线，从而进一步加大辐射强度，可实现对较远距离物体的有效消毒；

2、本发明中的机械臂可安装在机器人小车等执行机构上，实现大空间消毒扫描的自动化，降低人工成本和风险，提高消毒效率；

3、本发明通过面向紫外线照射区域的距离传感器，可实现针对不同距离的物体自动调节输出功率，或者改变扫描速度，或者改变聚焦形式。多种调节手段配合，可在满足杀菌所需辐射剂量的同时，节约能源，并提高杀菌效率。

4、本发明通过面向紫外线照射区域的人体感应传感器，可以有效检测紫外线照射区域内是否有人体，当有人体时系统可及时切断电源，确保使用安全。

附图说明

图1是本发明一种深紫外LED消毒装置的整体结构示意图；

图2是本发明一种深紫外LED消毒装置的局部结构示意图；

图3是本发明一种深紫外LED消毒装置中的基座展示平面板一侧的立体图；

图4是本发明一种深紫外LED消毒装置中的基座展示弧形面一侧的立体图；

图5是本发明一种深紫外LED消毒装置的反射光路示意图；

图6是本发明一种深紫外LED消毒装置的聚焦光路示意图；

图7是本发明一种深紫外LED消毒装置的电路原理图。

图中标号为：1-深紫外LED光源、2-基座、2.1-弧形面、2.2-平面、2.3-空腔、3-反光罩、4-机械臂、5-控制器、6-驱动机构、7-推动轴、8-距离传感器、9-人体感应传感器。

具体实施方式

下面将结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明：

参见图1-图7，本发明一种深紫外LED消毒装置的实施例，包括深紫外LED光源1，所述的深紫外LED光源1是由多个深紫外LED单元组成的阵列，且均匀分布安装在一基座2的表面上。基座2设置在一弧形反光罩3内，弧形反光罩3的内弧面为反光面，深紫外LED朝向所述弧形反光罩3的内弧面。弧形反光罩3的外弧面与一机械臂4连接，在所述机械臂4上设置有控制器5和驱动机构6。在弧形反光罩3上设置通孔，基座2与一推动轴7的一端连接，推动轴7的另一端穿过所述弧形反光罩上的通孔连接到所述驱动机构6。控制器5与驱动机构6的控制端及距离传感器8连接。上述的驱动机构6可以采用蜗轮蜗杆或者电动推杆。

如图3所示，上述的基座2为具有空腔2.3的壳体，基座2安装深紫外LED光源1的一面为弧形面2.1，与所述弧形面2.1相对的一面为平面板2.2，使用时，平面板2.2面向被消毒物体。

在平面板2.2上设置有人体感应传感器9，人体感应传感器9连接到所述控制器5；上述的距离传感器8也设置在平面板2.2上。

如图3所示，本实施例是在平面板2.2两端上各设置一个人体感应传感器9；距离传感器8有两个，均设置在平面板2.2上中间位置。人体感应传感器9和距离传感器8的数量和具体位置可以根据需要进行调整。

进一步地，上述深紫外LED光源1的驱动器件安装在所述的基座2的空腔2.3内，所述驱动器件与控制器5连接。

参见图7所示的电路原理图，在实际实施时，可在基座2的空腔2.3内设置有冷却用风机，用来给器件降温，所述冷却用风机与所述控制器5连接。

在基座2上设置报警器，所述报警器与所述控制器5连接。

使用时，深紫外LED光源1发射的光线经弧形反光罩3反射后，射向需消毒的物体表面。推动轴7可拉动基座2，改变深紫外LED光源1与弧形反光罩3的相对距离，当深紫外LED光源1远离弧形反光罩3时，反射光线呈发散趋势，如图5所示；当深紫外LED光源1靠近弧形反光罩3时，反射光线呈聚焦趋势，如图6所示。

机械臂4可携带深紫外LED光源1等部件在空间移动，扫描需要消毒的物体，还可以调节照射角度，扩大杀菌范围。需要时可将机械臂4安装到机器人身上，实现更大空间消毒的自动化，和其它机械臂配合，可抓取并翻转被消毒物品，实现消毒无死角。

控制器5接收基座2上人体感应传感器9发出的信号，如果信号显示在照射区域内有人体存在，则控制器5切断深紫外LED光源1的电源，并通过报警器报警，确保使用安全。

本发明一种上述深紫外LED消毒装置的消毒方法的实施例，包括如下步骤：

步骤1：打开深紫外LED光源1，对准被消毒物体进行消毒；

步骤2：由基座2上的距离传感器8检测基座2至被消毒物体的距离，

控制器5接收距离传感器9返回的数据，并执行如下一种或多种组合操作，从而调节辐射强度：

a.控制机械臂4，改变消毒部件和被消毒物体的距离；

b.调节机械臂4上深紫外LED光源1的扫描速度；

c.调节深紫外LED光源1的工作电流有效值，改变输出功率；

d.调节基座2与弧形反光罩3的相对位置，从而调节深紫外LED光源1的聚焦形式，改变在被消毒物体上的照射面积。

进一步地，在对被消毒物体进行消毒过程中，控制器5接收基座2上人体感应传感器9的信号，如果信号显示在深紫外LED光源1照射区域内有人体存在，则控制器5切断深紫外LED光源1的电源，并通过报警器发出报警信号，确保使用安全。

再进一步地，将机械臂4安装到机器人上，机器人移动实现更大空间范围的自动化消毒，将被消毒物体由其他机械手抓住，并进行翻转或移动，实现消毒无死角。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种深紫外LED消毒装置，包括深紫外LED光源，其特征在于，所述的深紫外LED光源是由多个深紫外LED单元组成的阵列，且均匀分布安装在一基座的表面上，所述基座的表面上还设置距离传感器；所述的基座设置在一弧形反光罩内，所述弧形反光罩的内弧面为反光面，所述深紫外LED朝向所述弧形反光罩的内弧面；所述弧形反光罩的外弧面与一机械臂连接；在所述机械臂上设置有控制器和驱动机构，所述弧形反光罩上设置通孔，所述的基座与一推动轴的一端连接，所述推动轴的另一端穿过所述弧形反光罩上的通孔连接到所述驱动机构，所述控制器与所述驱动机构的控制端及所述距离传感器连接。

2.根据权利要求1所述的深紫外LED消毒装置，其特征在于，所述的基座为具有空腔的壳体，所述基座安装所述深紫外LED光源的一面为弧形面，与所述弧形面相对的一面为平面板。

3.根据权利要求2所述的深紫外LED消毒装置，其特征在于，在所述平面板上设置有人体感应传感器，所述的人体感应传感器连接到所述控制器；所述距离传感器也设置在平面板上。

4.根据权利要求2或3所述的深紫外LED消毒装置，其特征在于，所述的深紫外LED光源的驱动器件安装在所述的基座的空腔内，所述驱动器件与所述控制器连接。

5.根据权利要求2或3所述的深紫外LED消毒装置，其特征在于，在所述的基座的空腔内还设置有冷却用风机，所述冷却用风机与所述控制器连接。

6.根据权利要求4所述的深紫外LED消毒装置，其特征在于，在所述的基座的空腔内还设置有冷却用风机，所述冷却用风机与所述控制器连接。

7.根据权利要求1-3任一项所述的深紫外LED消毒装置，其特征在于，所述基座上设置报警器，所述报警器与所述控制器连接。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的深紫外LED消毒装置的消毒方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：打开深紫外LED光源，对准被消毒物体进行消毒；

a.控制机械臂，改变深紫外LED光源和被消毒物体的距离；

b.调节机械臂上深紫外LED光源的扫描速度；

c.调节深紫外LED光源的工作电流有效值，改变输出功率；

9.根据权利要求8所述的深紫外LED消毒装置的消毒方法，其特征在于，在对被消毒物体进行消毒过程中，控制器接收基座上人体感应传感器的信号，如果信号显示在深紫外LED光源照射区域内有人体存在，则控制器切断深紫外LED光源的电源，并通过报警器发出报警信号。

10.根据权利要求8或9所述的深紫外LED消毒装置的消毒方法，其特征在于，将机械臂安装到机器人上，机器人移动实现更大空间范围的自动化消毒，将被消毒物体由其他机械手抓住，并进行翻转或移动，实现消毒无死角。